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CAN BUS 發展及基本 應用 PowerPoint PPT Presentation


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CAN BUS 發展及基本 應用. 報告 者 ︰ 吳秉昆 班級 ︰ 車輛三乙 學 號 ︰ 4A015080. 摘要. 本報告藉由 CANBUS 為題材,了解控制器區域網路 (Controller Area Network) 的由來以及基本介面操作 。. 目錄. 摘要 .. .................. I 目錄. .... ...... .. .... .. Ⅱ 第一章 汽車通訊網絡概論 1.1 汽車網路化由來及發展.. ... ....1 1.2 匯流排規格與相關技術. .. ..... .5 第二章  CAN 匯流排協定

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CAN BUS 發展及基本 應用

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Presentation Transcript


Can bus

CAN BUS發展及基本應用

報告者︰吳秉昆

班級︰車輛三乙

學號︰4A015080


Can bus

摘要

本報告藉由CANBUS為題材,了解控制器區域網路(Controller Area Network)的由來以及基本介面操作。

I


Can bus

目錄

摘要....................I

目錄...................Ⅱ

第一章 汽車通訊網絡概論

1.1 汽車網路化由來及發展.........1

1.2 匯流排規格與相關技術.........5

第二章 CAN匯流排協定

2.1 前言................13

2.2 CAN基本特性...........14

2.3 錯誤狀態的種類...........24

II


Can bus

目錄

第三章 T89C51CC01介紹

3.1 基本特性與架構 ............26

第四章軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作.....34

4.2 Atmel FLIP燒錄應用程式概述與基本操作.47

參考文獻.. . .............57

II


Can bus

第一章 汽車通訊網絡概論

1.1 汽車網路化由來及發展

當車用電器設備越來越多,汽車上的電子裝置成本將占汽車整體成本的25%以上,汽車已由單純機械產品發展成高級的機電一體化產品,這樣必然會造成龐大的佈線系統,相對的故障率等問題也隨之增加 。

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Can bus

第一章 汽車通訊網絡概論

1.1 汽車網路化由來及發展

依傳統高級車佈線方法來看,其導線長度可達2000公尺,ECU節點1500個,據統計,每10年增長1倍,纜線的膨脹會使得汽車有限空間的矛盾發展,為了解決此種問題,汽車通訊網絡就此開始發展。

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Can bus

第一章 汽車通訊網絡概論

1.1 汽車網路化由來及發展

圖1 傳統的中央控制的節點通訊方式示意圖

(參考資料:許永和,第4C-車載通訊電子網路之CAN/LIN匯流排設計與應用(初版)。台北市:儒林,2010.12。)

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Can bus

第一章 汽車通訊網絡概論

1.1 汽車網路化由來及發展

圖2 分散式控制的CAN匯流排通訊方式示意圖

(參考資料:許永和,第4C-車載通訊電子網路之CAN/LIN匯流排設計與應用(初版)。台北市:儒林,2010.12。)

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第一章 汽車通訊網絡概論

1.2 匯流排規格與相關技術

20世紀90年代中期,美國汽車工程協會(SAE)下屬的汽車網路委員會,根據SAE J2057標準,將汽車資料傳輸網路的設計與生產應用,按網路的傳輸速率將車用匯流排劃分為A、B與C等三類。

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Can bus

第一章 汽車通訊網絡概論

1.2 匯流排規格與相關技術

20世紀90年代中期,美國汽車工程協會(SAE)下屬的汽車網路委員會,根據SAE J2057標準,將汽車資料傳輸網路的設計與生產應用,按網路的傳輸速率將車用匯流排劃分為A、B與C等三類。

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Can bus

第一章 汽車通訊網絡概論

1.2 匯流排規格與相關技術

A類︰串流協定標準包括TTP/A(Time Triggered Protocol/A)和LIN(Local Interconnect Net-work),其傳輸速率較低。

B類︰串列協定標準主要包括J1850、VAN及低速CAN。

C類︰串列協定標準主要包括TTP/C、FlexRay和高速CAN(ISO11898-2)等。大多用於與汽車安全相關以及即時性要求比較高的應用上。

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Can bus

第一章 汽車通訊網絡概論

1.2 匯流排規格與相關技術

圖3 依車輛網路委員資料傳輸劃分圖

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Can bus

第一章 汽車通訊網絡概論

1-2 匯流排規格與相關技術

目前匯流排的技術以速度及支援元件數目與單價位作為區分,主要包括︰LIN、CAN、X-by-Wire、FlexRay與MOST等。

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第一章 汽車通訊網絡概論

1-2 匯流排規格與相關技術

LIN(Local Interconnect Net-work):LIN是一種低成本的串列通訊網路協定,採單主機ECU節點與多組從主機ECU節點模式 。典型的LIN網路節點數可達12個,主從ECU節點之間只需一條12V的信號線,最高傳輸速率可達20Kbps。透過CAN/LIN閘道器可與CAN進行資料之交換。

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第一章 汽車通訊網絡概論

1.2 匯流排規格與相關技術

CAN(Controller Area Network)︰目前全球使用最廣泛的一種車用網路,CAN匯流排是一種多主方式的串列通訊匯流排,最高速率可達1Mbps,有很高的抗干擾能力。由CAN控制器、收發器和一對雙絞線構成。具有檢出錯誤使其出錯的ECU退出匯流排及優先順序控制的能力,以滿足及時通訊。

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Can bus

第一章 汽車通訊網絡概論

1.2 匯流排規格與相關技術

FlexRay:採用冗餘備份的方法,分別由兩條匯流排與兩個FlexRay ECU構成一完整網路,正常情況下以雙通道作為資料傳遞,倘若一通道故障,則由另一備份通道承擔進行資料傳遞。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2.1 前言

由於汽車具有強大的產業背景與需求,為滿足車內各系統的即時性要求,各系統間的資料共享是必須的,但因各電控單元對即時性的要求不同(如更新速率和控制週期等),而基於優先競爭的模式,其本身較需具有較高的通信速率,CAN匯流排正是為滿足這些要求而產生的。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2.2CAN基本特性

可分為8個項目︰

多主控制、

訊息的傳送、

系統的相容性、

通訊速度、

遠端資料請求、

錯誤檢測、通知及恢復功能、

隔離故障、

連接要求。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2.2CAN基本特性

多主控制:在匯流排閒置時,所有單元都可開始傳送訊息(多主控制)。最先的匯流排可獲得控制權,而相關規範採用載波檢測多重存取/碰撞避免(CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)

當多個ECU單元同時開始傳送時,擁有高優先傳送順序的辨識碼(Identifier) (以下簡稱ID)訊息的ECU單元可獲得傳送權。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2.2CAN基本特性

訊息的傳送:在CAN協定中,所有訊息都已固定格式傳送,當同時有兩個以上同時傳送時,依CSMA/CA方式仲裁優先權,ID越小,優先權越高。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2-2CAN基本特性

系統的相容性:與匯流排連接的ECU是無"位址"的資訊。因此,在增加ECU時,原先以連接的ECU單元的軟硬體及應用層都無須改變。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2.2CAN基本特性

通訊速度:根據整體實際網路的規模,可設定適合的通訊速度。在同一網路中,所有ECU單元必須設定為統一通訊速度,此時,即便只有一ECU通訊速度不同,此ECU單元會輸出錯誤訊號,使整體通訊過程遭到妨礙。但不同網路間可有不同通訊速度。若要切換通訊速度,可透過閘道器或雙通道CAN來實現。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2.2CAN基本特性

遠端資料請求:可透過傳送"遠端訊框"來請求其他單元傳送資料。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2.2CAN基本特性

錯誤檢測、通知及恢復功能:所有ECU單元都可以檢測錯誤(錯誤檢測功能)。其中,被檢測出錯誤的ECU單元會立即通知其他所有ECU單元(錯誤通知功能)。而正在傳送訊息的ECU單元一旦被檢測出錯誤,會強制結束目前的傳送。強制結束的ECU單元會不斷反覆地重新傳送此訊息,直到成功傳送為止(錯誤恢復功能)。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2.2CAN基本特性

隔離故障:CAN匯流排可判斷出錯誤的類型為暫時性的資料錯誤(如外部雜訊),還是持續的資料錯誤(如單元故障、驅動器故障與斷線等)。透過此功能,當匯流排上持續發生錯誤時,可將引起此錯誤的ECU單元從匯流排上隔離出去。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2.2CAN基本特性

連接要求:CAN匯流排是可同時連接多個ECU單元的匯流排。理論上,可連接的單元總數是無限制的,但實際上,會因受到時間延遲與電器負載而限制。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2.3 錯誤狀態的種類

主動錯誤狀態:此狀態可以正常參加匯流排通訊,處於主動錯誤狀態的ECU單元檢測出錯誤時,輸出主動錯誤旗標。

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Can bus

第二章 CAN匯流排協定

2.3 錯誤狀態的種類

被動錯誤狀態:此狀態易引起錯誤的狀態。處於被動錯誤狀態的ECU單元雖能參加匯流排通訊,但為了不妨礙其他ECU單元通訊,接收時不能積極的傳送錯誤通知。此外,在錯誤恢復後,無法馬上開始通訊,會在下次開始傳送期間插入"延遲傳送"(8-bit的隱性位元)。

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第二章 CAN匯流排協定

2.3 錯誤狀態的種類

匯流排關閉狀態:此狀態不能參加匯流排通訊。此時,資訊的接收與傳送均會被禁止。

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T89c51cc01

第三章 T89C51CC01介紹

3.1 基本架構與特性

T89C51CC01是Atmel公司針對CAN協定所整合的一顆微處理機,其基本特性如下:

8051核心架構

256 Bytes RAM

1K Bytes XRAM

32 Bytes 快閃記憶體

資料的保存期限,在85℃下,可保存10年

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T89c51cc011

第三章 T89C51CC01介紹

3.1 基本架構與特性

2 Bytes 快閃Bootloader

3個16-bit定時/計時器

14個中斷源,4個中段優先級

全雙工傳輸

5個周邊埠:32+2條的數位I/O引線

5個16-bit PCA通道

8-bit 脈波寬度調變(PWM)與高速輸出

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T89c51cc012

第三章 T89C51CC01介紹

3.1 基本架構與特性

雙資料指標器

21-bit 看門狗計時器

8個10-bit ADC 多通道輸入

CAN控制器

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T89c51cc013

第三章 T89C51CC01介紹

3.1 基本架構與特性

圖4 T89C51CC01硬體架構示意圖

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T89c51cc014

第三章 T89C51CC01介紹

3.1 基本架構與特性

PLCC44重要接腳說明:

VSS:電路接地

VCC:電壓提供

XTAL1:輸入震盪器

XTAL2:輸出震盪器

埠0:8-bit I/O 埠

埠1:8-bit I/O 埠並支援ADC

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T89c51cc015

第三章 T89C51CC01介紹

3.1 基本架構與特性

埠2:8-bit I/O 埠

埠3:8-bit I/O 埠和一些特殊功能(P3.0和P3.1可作為信號輸入和輸出)

埠4:2-bit I/O 埠,CAN應用的輸入與輸出

VAREF:ADC輸入的參考電壓

VAGND:ADC的接地

Reset:重置裝置

ALE:負責將存取到外部記憶體的低位址閂鎖住

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T89c51cc016

第三章 T89C51CC01介紹

3.1 基本架構與特性

PSEN:使外部程式記憶體的匯流排致能

EA:接高電位時,CPU讀取內部記憶體;;接低電位時,

CPU讀取外部程式記憶體儲存位址

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T89c51cc017

第三章 T89C51CC01介紹

3.1 基本架構與特性

圖5 T89C51CC01 PLCC-44pin 包裝接腳示意圖

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第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

KEIL µVISION是眾多單片機應用開發軟件中最優秀的軟件之一,它支持眾多不同公司的MCS51架構的芯片,甚至ARM,它集編輯,編譯,仿真等於一體,它的界面和常用的微軟VC++的界面相似,界面友好,易學易用,在調試程序,軟件仿真方面也有很強大的功能。

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖6 新建立"MyKuV"資料夾

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第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖7Keil C µVision4啟動圖示與頁面

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第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖8 新建專案選單位置操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖9 新建專案存檔位置操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖10 T89C51CC01選項

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖11 新建文本操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖12 C語言編譯操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖13 儲存文本操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖14 加入專案操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖15設置晶振操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖16 設置自行產生HEX文件操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖16 編譯產生HEX文件操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4. 2 Atmel FLIP燒錄應用程式概述與基本操作

FLIP(FLexible In-system Programmer)是可執行於Windows作業系統的一種燒錄程式。可透過RS232,USB或CAN介面來實現Flash裝置的燒錄功能。

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖17 Atmel FLIP燒錄應用程式啟動圖示與頁面

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖18 Preferences操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖19 More>>按鈕位置示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖20 RST與PSEN接腳設定操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖21 Device Selector操作示意圖

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第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖22 使用RS232連接操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖23 文件選擇操作示意圖

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Can bus

第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖24 X2模式選擇操作示意圖

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第四章 軟體開發工具組

4.1 Keil C µVision4概述與基本操作

圖24 Start Application按鈕位置示意圖

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參考資料

許永和,第4C-車載通訊電子網路之CAN/LIN匯流排設計與應用(初版)。台北市:儒林,2010.12

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